Determinação do caudal de água por diâmetro e pressão da tubagem. Capacidade de tubulação: simples sobre o complexo

Em alguns casos, há a necessidade de calcular a vazão de água por uma tubulação. Este indicador indica quanta água a tubulação pode passar, medida em m³/s.

• Para organizações que não colocaram o medidor na água, a cobrança é baseada na permeabilidade da tubulação. É importante saber com que precisão esses dados são calculados, para quê e a que taxa você tem que pagar. Indivíduos isso não se aplica, para eles, na ausência de medidor, o número de pessoas cadastradas é multiplicado pelo consumo de água de 1 pessoa de acordo com as normas sanitárias. Este é um volume bastante grande e, com tarifas modernas, é muito mais lucrativo instalar um medidor. Da mesma forma, em nosso tempo, muitas vezes é mais lucrativo aquecer a água com uma coluna do que pagar às concessionárias pela água quente.
• O cálculo da permeabilidade do tubo desempenha um papel enorme ao projetar uma casa, ao trazer comunicações para a casa .

É importante certificar-se de que cada ramal de abastecimento de água possa receber sua parte da tubulação principal, mesmo nos horários de pico de consumo de água. O encanamento foi criado para conforto, conveniência e facilidade de trabalho para uma pessoa.

Se todas as noites a água praticamente não chega aos habitantes dos andares superiores, de que tipo de conforto podemos falar? Como você pode beber chá, lavar pratos, nadar? E todo mundo toma chá e toma banho, então o volume de água que a tubulação poderia fornecer era distribuído pelos andares inferiores. Este problema pode desempenhar um papel muito ruim no combate a incêndios. Se os bombeiros se conectarem ao tubo central e não houver pressão nele.

Às vezes, calcular o fluxo de água através de um cano pode ser útil se, após reparar o abastecimento de água por mestres infelizes, substituindo parte dos canos, a pressão caiu significativamente.

Os cálculos hidrodinâmicos não são uma tarefa fácil, geralmente realizada por especialistas qualificados. Mas, digamos que você esteja envolvido na construção privada, projetando sua casa espaçosa e aconchegante.

Como calcular você mesmo o fluxo de água através do tubo?

Parece que basta saber o diâmetro do furo do tubo para obter, talvez, números arredondados, mas geralmente justos. Infelizmente, isso é muito pouco. Outros fatores podem alterar o resultado dos cálculos às vezes. O que afeta o fluxo máximo de água através do tubo?

1. Seção do tubo. fator óbvio. Ponto de partida dos cálculos hidrodinâmicos.
2. Pressão do tubo. Com o aumento da pressão, um tubo com a mesma seção transversal passa por Mais água.
3. Curvas, voltas, mudança de diâmetro, ramificação bloquear o fluxo de água através do tubo. Diferentes variantes em graus variados.
4. Comprimento do tubo. Tubos mais longos transportarão menos água por unidade de tempo do que os mais curtos. Todo o segredo está na força de atrito. Assim como retarda o movimento de objetos familiares (carros, bicicletas, trenós, etc.), a força do atrito impede o fluxo da água.
5. Um tubo com diâmetro menor tem maior área de contato da água com a superfície do tubo em relação ao volume de vazão de água. E de cada ponto de contato existe uma força de atrito. Assim como em tubos mais longos, em tubos mais estreitos a velocidade do movimento da água torna-se menor.
6. Material do tubo. Obviamente, o grau de rugosidade do material afeta a magnitude da força de atrito. Moderno materiais plásticos(polipropileno, PVC, metal-plástico, etc.) são muito escorregadios em relação ao aço tradicional e permitem que a água se mova mais rapidamente.
7. Duração da operação do tubo. Depósitos de calcário, ferrugem prejudicam muito o rendimento do abastecimento de água. Este é o fator mais complicado, pois o grau de entupimento do tubo, sua nova alívio interno e o coeficiente de atrito é muito difícil de calcular com precisão matemática. Felizmente, os cálculos de fluxo de água são mais frequentemente necessários para novas construções e materiais novos e não utilizados. E, por outro lado, este sistema estará conectado a comunicações já existentes por muitos anos. E como ela vai se comportar daqui a 10, 20, 50 anos? A mais recente tecnologia melhorou muito essa situação. tubos de plástico não enferrujam, sua superfície praticamente não se deteriora com o tempo.

Cálculo do fluxo de água através de uma torneira

O volume de fluido que flui para fora é encontrado multiplicando a seção transversal da abertura do tubo S pela velocidade de saída V. A seção transversal é a área de uma certa parte da figura volumétrica, neste caso, a área de um círculo. É encontrado de acordo com a fórmula S = πR2. R será o raio da abertura do tubo, não devendo ser confundido com o raio do tubo. π é um valor constante, a razão entre a circunferência de um círculo e seu diâmetro, aproximadamente 3,14.

A vazão é encontrada pela fórmula de Torricelli: . onde g é a aceleração queda livre, no planeta Terra é de aproximadamente 9,8 m/s. h é a altura da coluna de água acima do furo.

Exemplo

Vamos calcular o fluxo de água através de uma torneira com furo de 0,01 m de diâmetro e altura de coluna de 10 m.

Seção transversal do furo \u003d πR2 \u003d 3,14 x 0,012 \u003d 3,14 x 0,0001 \u003d 0,000314 m².

Velocidade de saída = √2gh = √2 x 9,8 x 10 = √196 = 14 m/s.

Consumo de água \u003d SV \u003d 0,000314 x 14 \u003d 0,004396 m³ / s.

Em termos de litros, verifica-se que 4,396 litros por segundo podem sair de um determinado tubo.

Essa característica depende de vários fatores. Em primeiro lugar, este é o diâmetro do tubo, bem como o tipo de líquido e outros indicadores.

Para o cálculo hidráulico da tubulação, você pode usar a calculadora de cálculo hidráulico da tubulação.

Ao calcular qualquer sistema baseado na circulação de fluido através de tubos, torna-se necessário definição exata capacidade do tubo. Este é um valor métrico que caracteriza a quantidade de fluido que flui através de tubos em um determinado período de tempo. Este indicador está diretamente relacionado ao material do qual os tubos são feitos.

Se tomarmos, por exemplo, tubos de plástico, eles diferem em quase o mesmo rendimento durante todo o período de operação. O plástico, ao contrário do metal, não é propenso à corrosão, portanto, não é observado um aumento gradual nos depósitos.

Quanto aos tubos metálicos, sua a taxa de transferência diminui Ano após ano. Devido ao aparecimento de ferrugem, ocorre o desprendimento do material no interior dos tubos. Isso leva à rugosidade da superfície e à formação de ainda mais depósitos. Este processo ocorre especialmente rapidamente em tubos com água quente.

A seguir está uma tabela de valores aproximados que foi criada para facilitar a determinação da vazão de tubos para fiação intra-apartamento. Esta tabela não leva em consideração a redução na vazão devido ao aparecimento de acúmulo de sedimentos no interior da tubulação.

Tabela de capacidade de tubulação para líquidos, gás, vapor.

Na maioria das vezes, a água comum é usada como refrigerante. A taxa de diminuição do rendimento em tubos depende de sua qualidade. Quanto maior a qualidade do refrigerante, maior a durabilidade da tubulação feita de qualquer material (aço, ferro fundido, cobre ou plástico).

Cálculo da vazão da tubulação.

Para cálculos precisos e profissionais, você deve usar os seguintes indicadores:

• O material de que são feitos os tubos e outros elementos do sistema;
• Comprimento do pipeline
• Número de pontos de consumo de água (para sistema de abastecimento de água)

Os métodos de cálculo mais populares:

1. Fórmula. Uma fórmula bastante complicada, compreensível apenas para profissionais, leva em consideração vários valores de uma só vez. Os principais parâmetros que são levados em consideração são o material dos tubos (rugosidade da superfície) e sua inclinação.

2. Tabela. Essa é uma maneira mais fácil pela qual qualquer pessoa pode determinar a taxa de transferência do pipeline. Um exemplo é a tabela de engenharia de F. Shevelev, pela qual você pode descobrir o rendimento com base no material do tubo.

3. Programa de computador. Um desses programas pode ser facilmente encontrado e baixado na Internet. Ele é projetado especificamente para determinar a vazão para tubos de qualquer circuito. Para descobrir o valor, é necessário inserir os dados iniciais no programa, como material, comprimento do tubo, qualidade do refrigerante, etc.

Deve-se dizer que este último método, embora seja o mais preciso, não é adequado para calcular sistemas domésticos simples. É bastante complexo e requer conhecimento dos valores de uma variedade de indicadores. Para calcular um sistema simples em uma casa particular, é melhor usar tabelas.

Um exemplo de cálculo da taxa de transferência do pipeline.

Comprimento da tubulação - indicador importante ao calcular a taxa de transferência O comprimento do backbone tem um impacto significativo no desempenho da taxa de transferência. Quanto maior a distância que a água percorre, menos pressão ela cria nas tubulações, o que significa que a vazão diminui.

Aqui estão alguns exemplos. Com base em tabelas desenvolvidas por engenheiros para estes fins.

Largura de banda tubos:

• 0,182 t/h a 15 mm de diâmetro
• 0,65 t/h com diâmetro do tubo de 25 mm
• 4 t/h a 50 mm de diâmetro

Como pode ser visto nos exemplos dados, diâmetro maior aumenta a vazão. Se o diâmetro for aumentado em 2 vezes, a taxa de transferência também aumentará. Esta dependência deve ser levada em consideração ao instalar qualquer sistema de líquido, seja de abastecimento de água, esgoto ou fornecimento de calor. Isso é especialmente verdadeiro para sistemas de aquecimento, pois na maioria dos casos eles são fechados e o fornecimento de calor no edifício depende da circulação uniforme do líquido.

Parâmetros de fluxo de água:

1. O valor do diâmetro do tubo, que também determina o rendimento adicional.
2. O tamanho das paredes do tubo, que determinará a pressão interna no sistema.

A única coisa que não afeta o consumo é a duração das comunicações.

Se o diâmetro for conhecido, o cálculo pode ser realizado de acordo com os seguintes dados:

1. Material estrutural para construção de tubos.
2. Tecnologia que afeta o processo de montagem de dutos.

As características afetam a pressão dentro do sistema de abastecimento de água e determinam o fluxo de água.

Se você está procurando uma resposta para a questão de como determinar o fluxo de água, deve aprender duas fórmulas de cálculo que determinam os parâmetros de uso.

1. A fórmula para cálculo diário é Q=ΣQ×N/100. Onde ΣQ é o uso diário anual de água por 1 habitante e N é o número de habitantes do edifício.
2. A fórmula para calcular por hora é q=Q×K/24. Onde Q é o cálculo diário e K é a razão de acordo com SNiP, consumo desigual (1,1-1,3).

Esses cálculos simples podem ajudar a determinar a despesa, que mostrará as necessidades e exigências desta casa. Existem tabelas que podem ser usadas no cálculo do líquido.

Dados de referência no cálculo de água

Ao usar tabelas, você deve calcular todas as torneiras, banheiras e aquecedores de água da casa. Tabela SNiP 2.04.02-84.

Taxas de consumo padrão:

• 60 litros - 1 pessoa.
• 160 litros - para 1 pessoa, se a casa tiver melhor encanamento.
• 230 litros - para 1 pessoa, em uma casa onde estão instalados encanamento de alta qualidade e banheiro.
• 350 litros - para 1 pessoa com água corrente, electrodomésticos encastrados, casa de banho, sanita.

Por que calcular a água de acordo com o SNiP?

Como determinar o fluxo de água para cada dia não é a informação mais solicitada entre os moradores comuns da casa, mas os instaladores de tubulações precisam dessa informação ainda menos. E, na maioria das vezes, eles precisam saber qual é o diâmetro da conexão e qual a pressão que ela mantém no sistema.

Mas, para determinar esses indicadores, você precisa saber quanta água é necessária na tubulação.

A fórmula para ajudar a determinar o diâmetro do tubo e a vazão do fluido:

A velocidade padrão do líquido em um sistema sem cabeça é 0,7 m/s e 1,9 m/s. E a velocidade de fonte externa, por exemplo, uma caldeira, é determinado pelo passaporte de origem. Quando o diâmetro é conhecido, a vazão nas comunicações é determinada.

Cálculo de perda de carga de água

A perda de fluxo de água é calculada levando em consideração a queda de pressão usando uma fórmula:

Na fórmula, L - denota o comprimento da conexão e λ - perda por atrito, ρ - maleabilidade.

O índice de atrito varia dos seguintes valores:

• o nível de rugosidade do revestimento;
• obstáculo no equipamento nos pontos de travamento;
• taxa de fluxo de fluido;
• comprimento da tubulação.

Facilidade de cálculo

Conhecendo a perda de pressão, a velocidade do fluido nas tubulações e o volume água necessária como determinar o fluxo de água e o tamanho da tubulação fica muito mais claro. Mas para se livrar de cálculos longos, você pode usar uma tabela especial.

Onde D é o diâmetro do tubo, q é o consumo de água e V é a velocidade da água, i é o curso. Para determinar os valores, eles devem ser encontrados na tabela e conectados em linha reta. Determine também a vazão e o diâmetro, levando em consideração a inclinação e a velocidade. Portanto, a maneira mais fácil de calcular é usar tabelas e gráficos.

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Capacidade de tubulação: simples sobre o complexo

Como a vazão de um tubo varia com o diâmetro? Que fatores, além da seção transversal, afetam esse parâmetro? Por fim, como calcular, ainda que de forma aproximada, a permeabilidade de um sistema de abastecimento de água de diâmetro conhecido? No artigo, tentarei dar as respostas mais simples e acessíveis a essas perguntas.

Nossa tarefa é aprender a contar seção transversal ideal encanamento.

Por que é necessário

O cálculo hidráulico permite obter a melhor mínimo o diâmetro da tubulação.

Por um lado, o dinheiro durante a construção e o reparo está sempre em falta, e o preço medidor de corrida tubos cresce não linearmente com o aumento do diâmetro. Por outro lado, uma seção subestimada do abastecimento de água levará a uma queda excessiva de pressão nos dispositivos finais devido à sua resistência hidráulica.

Com uma taxa de fluxo no dispositivo intermediário, a queda de pressão no dispositivo final levará ao fato de que a temperatura da água com as torneiras de água fria e água quente abertas mudará drasticamente. Como resultado, você será encharcado com água gelada ou escaldado com água fervente.

Restrições

Limitarei deliberadamente o escopo das tarefas em consideração ao encanamento de uma pequena casa particular. Existem duas razões:

1. Gases e líquidos de diferentes viscosidades se comportam de forma completamente diferente quando transportados através de um duto. Consideração do comportamento dos animais naturais e gás liquefeito, óleo e outras mídias aumentariam várias vezes o volume desse material e nos afastariam muito da minha especialização - encanamento;
2. No caso de um grande edifício com vários acessórios de encanamento para o cálculo hidráulico do sistema de abastecimento de água, será necessário calcular a probabilidade de utilização simultânea de vários pontos de captação de água. NO casa pequena o cálculo é realizado para consumo de pico por todos os dispositivos disponíveis, o que simplifica muito a tarefa.

Fatores

O cálculo hidráulico de um sistema de abastecimento de água é uma busca por uma das duas grandezas:

• Cálculo da vazão de um tubo com seção transversal conhecida;
• Cálculo do diâmetro ideal com uma vazão planejada conhecida.

Em condições reais (ao projetar um sistema de abastecimento de água), a segunda tarefa é muito mais necessária.

A lógica doméstica sugere que o fluxo máximo de água através de uma tubulação é determinado pelo seu diâmetro e pressão de entrada. Infelizmente, a realidade é muito mais complicada. O fato é que o tubo tem resistência hidráulica: Simplificando, o fluxo diminui devido ao atrito contra as paredes. Além disso, o material e a condição das paredes afetam previsivelmente o grau de frenagem.

Aqui está uma lista completa de fatores que afetam o desempenho de um tubo de água:

• Pressão no início do abastecimento de água (leia - pressão no percurso);
• tendência tubos (mudança em sua altura acima do nível do solo condicional no início e no final);

• Material paredes. O polipropileno e o polietileno têm muito menos rugosidade do que o aço e o ferro fundido;
• Era tubos. Com o tempo, o aço fica coberto de ferrugem e depósitos de cal, que não apenas aumentam a rugosidade, mas também reduzem a folga interna da tubulação;

Isso não se aplica a tubos de vidro, plástico, cobre, galvanizados e metal-polímero. Estão em estado de novo mesmo após 50 anos de operação. A exceção é o assoreamento do abastecimento de água quando em grande número sólidos em suspensão e a ausência de filtros de entrada.

• Quantidade e ângulo voltas;
• Alterações de diâmetro encanamento;
• Presença ou ausência soldas, rebarbas de conexões de solda e conexão;

• Válvulas de desligamento. Mesmo furo cheio Válvulas de esfera fornecer alguma resistência ao fluxo.

Qualquer cálculo da capacidade do gasoduto será muito aproximado. Quer queira ou não, teremos que usar coeficientes médios típicos para condições próximas às nossas.

Lei de Torricelli

Evangelista Torricelli, que viveu no início do século 17, é conhecido como estudante Galileu Galilei e o autor do conceito pressão atmosférica. Ele também possui uma fórmula que descreve a vazão de água que sai de um vaso através de uma abertura de dimensões conhecidas.

Para que a fórmula de Torricelli funcione, é necessário:

1. Para que saibamos a pressão da água (a altura da coluna de água acima do furo);

Uma atmosfera sob a gravidade da Terra é capaz de elevar uma coluna de água em 10 metros. Portanto, a pressão em atmosferas é convertida em carga simplesmente multiplicando por 10.

1. Para que o buraco seja significativamente menor do que o diâmetro do vaso, eliminando assim a perda de pressão devido ao atrito contra as paredes.

Na prática, a fórmula de Torricelli permite calcular o fluxo de água através de um tubo com uma seção interna de dimensões conhecidas em uma altura manométrica instantânea conhecida durante o fluxo. Simplificando: para usar a fórmula, você precisa instalar um manômetro na frente da torneira ou calcular a queda de pressão no abastecimento de água a uma pressão conhecida na linha.

A fórmula em si se parece com isso: v^2=2gh. Iniciar:

• v é a velocidade do fluxo na saída do orifício, em metros por segundo;
• g é a aceleração da queda (para o nosso planeta é igual a 9,78 m/s^2);
• h - cabeça (altura da coluna de água acima do furo).

Como isso nos ajudará em nossa tarefa? E o fato de fluxo de fluido através de um orifício(a mesma taxa de transferência) é igual a S*v, onde S é a área da seção transversal do orifício e v é a velocidade do fluxo da fórmula acima.

Captain Evidence sugere: conhecendo a área da seção transversal, é fácil determinar o raio interno do tubo. Como você sabe, a área de um círculo é calculada como π*r^2, onde π é arredondado para 3,14159265.

Nesse caso, a fórmula de Torricelli será v^2=2*9,78*20=391,2. A raiz quadrada de 391,2 é arredondada para 20. Isso significa que a água sairá do buraco a uma velocidade de 20 m / s.

Calculamos o diâmetro do buraco através do qual o fluxo flui. Convertendo o diâmetro para unidades SI (metros), obtemos 3,14159265*0,01^2=0,0003141593. E agora calculamos o fluxo de água: 20 * 0,0003141593 \u003d 0,006283186, ou 6,2 litros por segundo.

De volta à realidade

Caro leitor, arrisco-me a sugerir que você não tenha um manômetro instalado na frente do misturador. É óbvio que alguns dados adicionais são necessários para um cálculo hidráulico mais preciso.

Normalmente, o problema de cálculo é resolvido pelo contrário: com o fluxo de água conhecido através de encanamentos, o comprimento da tubulação de água e seu material, é selecionado um diâmetro que garante a queda de pressão a valores aceitáveis. O fator limitante é a vazão.

Data de referência

A taxa de fluxo para tubos de água internos é considerada de 0,7 a 1,5 m / s. Exceder este último valor leva ao aparecimento de ruído hidráulico (principalmente em curvas e conexões).

As taxas de consumo de água para instalações hidráulicas são fáceis de encontrar na documentação regulatória. Em particular, eles são fornecidos pelo apêndice ao SNiP 2.04.01-85. Para salvar o leitor de longas pesquisas, darei esta tabela aqui.

A tabela mostra os dados para misturadores com aeradores. A sua ausência equaliza o fluxo através da pia, lavatório e torneiras do chuveiro com o fluxo através da torneira durante o banho.

Deixe-me lembrá-lo de que, se você quiser calcular o abastecimento de água de uma casa particular com suas próprias mãos, some o consumo de água para todos os aparelhos instalados. Se esta instrução não for seguida, surpresas o aguardam, como uma queda brusca na temperatura do chuveiro quando a torneira é aberta. água quente no .

Se houver um abastecimento de água de incêndio no prédio, 2,5 l / s para cada hidrante são adicionados ao fluxo planejado. Para abastecimento de água de incêndio, a velocidade do fluxo é limitada a 3 m/s: em caso de incêndio, o ruído hidráulico é a última coisa que enerva os moradores.

Ao calcular a pressão, geralmente assume-se que no dispositivo extremo da entrada deve ser de pelo menos 5 metros, o que corresponde a uma pressão de 0,5 kgf / cm2. Parte das instalações hidráulicas (aquecedores de água instantâneos, válvulas de enchimento para máquinas de lavar roupas etc.) simplesmente não funcionam se a pressão no abastecimento de água estiver abaixo de 0,3 atmosferas. Além disso, é necessário levar em consideração as perdas hidráulicas no próprio dispositivo.

Na figura - aquecedor de água instantâneo Atmor Básico. Inclui aquecimento apenas a uma pressão de 0,3 kgf/cm2 e superior.

Taxa de fluxo, diâmetro, velocidade

Deixe-me lembrá-lo de que eles estão ligados entre si por duas fórmulas:

1. Q=SV. O fluxo de água em metros cúbicos por segundo é igual à área da seção transversal em metros quadrados multiplicado pela velocidade do fluxo em metros por segundo;
2. S = r^2. A área da seção transversal é calculada como o produto do número "pi" pelo quadrado do raio.

Onde posso obter os valores para o raio da seção interna?

• Para tubos de aço, é, com um erro mínimo, igual a metade do controle(passe condicional, que é marcado como rolando o tubo);
• Para polímero, metal-polímero, etc. o diâmetro interno é igual à diferença entre o externo, com o qual os tubos são marcados, e o dobro da espessura da parede (geralmente também está presente na marcação). O raio, respectivamente, é metade do diâmetro interno.

1. O diâmetro interno é 50-3 * 2 = 44 mm, ou 0,044 metros;
2. O raio será 0,044/2=0,022 metros;
3. A área da seção interna será igual a 3,1415 * 0,022 ^ 2 \u003d 0,001520486 m2;
4. A uma vazão de 1,5 metros por segundo, a vazão será de 1,5 * 0,001520486 = 0,002280729 m3/s, ou 2,3 ​​litros por segundo.

perda de cabeça

Como calcular quanta pressão é perdida em um sistema de abastecimento de água com parâmetros conhecidos?

A fórmula mais simples para calcular a queda de pressão é H = iL(1+K). O que significam as variáveis ​​nele?

• H é a queda de pressão estimada em metros;
• eu - inclinação hidráulica do medidor de tubulação de água;
• L é o comprimento do abastecimento de água em metros;
• K- coeficiente, o que permite simplificar o cálculo da queda de pressão nas válvulas de paragem e . Está vinculado à finalidade da rede de abastecimento de água.

Onde posso obter os valores dessas variáveis? Bem, exceto pelo comprimento do tubo - ninguém cancelou a roleta ainda.

O coeficiente K é tomado igual a:

Com uma inclinação hidráulica, o quadro é muito mais complicado. A resistência oferecida por um tubo ao fluxo depende de:

• Seção interna;
• Rugosidade da parede;
• Taxas de fluxo.

Uma lista de valores de 1000i (inclinação hidráulica por 1000 metros de abastecimento de água) pode ser encontrada nas tabelas de Shevelev, que, de fato, são usadas para cálculo hidráulico. As tabelas são muito grandes para um artigo, pois fornecem valores de 1000i para todos os diâmetros possíveis, vazões e materiais com correção de vida útil.

Aqui está um pequeno fragmento da mesa Shevelev para um tubo de plástico de 25 mm.

O autor das tabelas dá os valores da queda de pressão não para a seção interna, mas para tamanhos padrão, com o qual os tubos são marcados, ajustados à espessura da parede. No entanto, as tabelas foram publicadas em 1973, quando o segmento de mercado correspondente ainda não havia se formado.
Ao calcular, lembre-se de que, para metal-plástico, é melhor levar valores correspondentes a um tubo um passo menor.

Vamos usar esta tabela para calcular a queda de pressão tubo de polipropileno com um diâmetro de 25 mm e um comprimento de 45 metros. Vamos concordar que estamos projetando um sistema de abastecimento de água para uso doméstico.

1. Com uma velocidade de fluxo o mais próximo possível de 1,5 m/s (1,38 m/s), o valor de 1000i será igual a 142,8 metros;
2. A inclinação hidráulica de um metro de tubo será igual a 142,8 / 1000 \u003d 0,1428 metros;
3. O fator de correção para tubulações de água doméstica é 0,3;
4. A fórmula como um todo terá a forma H=0,1428*45(1+0,3)=8,3538 metros. Isto significa que no final do abastecimento de água a uma vazão de água de 0,45 l/s (o valor da coluna esquerda da tabela), a pressão cairá 0,84 kgf/cm2 e a 3 atmosferas na entrada ser bastante aceitável 2,16 kgf/cm2.

Este valor pode ser usado para determinar consumo de acordo com a fórmula Torricelli. O método de cálculo com um exemplo é fornecido na seção correspondente do artigo.

Além disso, para calcular a vazão máxima através de um sistema de abastecimento de água com características conhecidas, pode-se selecionar na coluna "vazão" da tabela Shevelev completa um valor no qual a pressão no final do tubo não caia abaixo de 0,5 atmosferas.

Conclusão

Caro leitor, se as instruções acima, apesar da extrema simplificação, ainda lhe pareceram tediosas, basta usar uma das muitas calculadoras online. Como sempre, mais informações podem ser encontradas no vídeo deste artigo. Ficarei grato por suas adições, correções e comentários. Boa sorte, camaradas!

Se você deseja expressar gratidão, adicionar um esclarecimento ou objeção, pergunte algo ao autor - adicione um comentário ou agradeça!

Por que precisamos de tais cálculos

Ao elaborar um plano para a construção de uma grande casa de campo com vários banheiros, um hotel privado, a organização de um sistema de incêndio, é muito importante ter informações mais ou menos precisas sobre as capacidades de transporte da tubulação existente, levando em consideração seu diâmetro e pressão no sistema. Trata-se de flutuações de pressão durante o pico de consumo de água: tais fenômenos afetam seriamente a qualidade dos serviços prestados.

Além disso, se o sistema de abastecimento de água não estiver equipado com medidores de água, ao pagar pelos serviços de utilidade, os chamados. "Permeabilidade do tubo". Neste caso, a questão das tarifas aplicadas neste caso surge de forma bastante lógica.

Ao mesmo tempo, é importante entender que a segunda opção não se aplica a instalações particulares (apartamentos e casas de campo), onde, na ausência de medidores, os padrões sanitários são levados em consideração no cálculo do pagamento: geralmente é de até 360 l/dia por pessoa.

O que determina a permeabilidade do tubo

O que determina o fluxo de água em um tubo redondo? Tem-se a impressão de que a busca por uma resposta não deve causar dificuldades: quanto maior a seção transversal da tubulação, maior o volume de água que ela pode passar em determinado tempo. Ao mesmo tempo, a pressão também é lembrada, pois quanto maior a coluna de água, mais rápido a água será forçada pela comunicação. No entanto, a prática mostra que estes estão longe de ser todos os fatores que afetam o consumo de água.

Além deles, os seguintes pontos também devem ser levados em consideração:

1. Comprimento do tubo. Com o aumento de seu comprimento, a água roça mais fortemente suas paredes, o que leva a uma desaceleração do fluxo. De fato, no início do sistema, a água é afetada apenas pela pressão, mas também é importante a rapidez com que as próximas porções terão a oportunidade de entrar na comunicação. A frenagem dentro do tubo geralmente atinge grandes valores.
2. O consumo de água depende do diâmetro numa extensão muito mais complexa do que parece à primeira vista. Quando o diâmetro do tubo é pequeno, as paredes resistem ao fluxo de água em uma ordem de grandeza maior do que em sistemas mais espessos. Como resultado, à medida que o diâmetro do tubo diminui, seu benefício em termos da razão entre a vazão de água e o indicador da área interna em uma seção de comprimento fixo diminui. Simplificando, um sistema de encanamento grosso transporta água muito mais rápido do que um fino.
3. Material de produção. Outro ponto importante, o que afeta diretamente a velocidade de movimento da água através do tubo. Por exemplo, o propileno liso promove o deslizamento da água em uma extensão muito maior do que as paredes de aço ásperas.
4. Vida de serviço. Com o tempo, a ferrugem aparece nos canos de água de aço. Além disso, para o aço, bem como para o ferro fundido, é típico acumular gradualmente depósitos de cal. A resistência ao fluxo de água de uma tubulação com depósitos é muito maior que a de novos produtos de aço: essa diferença às vezes chega a 200 vezes. Além disso, o crescimento excessivo do tubo leva a uma diminuição do seu diâmetro: mesmo se não levarmos em conta o aumento do atrito, sua permeabilidade diminui claramente. Também é importante notar que os produtos feitos de plástico e metal-plástico não apresentam esses problemas: mesmo após décadas de uso intensivo, o nível de resistência aos fluxos de água permanece no nível original.
5. A presença de voltas, conexões, adaptadores, válvulas contribui para a travagem adicional dos fluxos de água.

Todos os fatores acima devem ser levados em consideração nós estamos falando não sobre alguns pequenos erros, mas sobre uma séria diferença várias vezes. Como conclusão, pode-se dizer que uma simples determinação do diâmetro do tubo a partir da vazão de água dificilmente é possível.

Nova possibilidade de cálculos de consumo de água

Se o uso da água for feito por meio de uma torneira, isso simplifica muito a tarefa. O principal neste caso é que as dimensões do orifício para o derramamento de água são muito menores que o diâmetro do cano de água. Nesse caso, a fórmula para calcular a água sobre a seção transversal do tubo Torricelli v ^ 2 \u003d 2gh é aplicável, onde v é a velocidade do fluxo pequeno buraco, g é a aceleração de queda livre e h é a altura da coluna de água acima da torneira (um furo com seção transversal s passa o volume de água s * v por unidade de tempo). É importante lembrar que o termo "seção" é usado não para denotar o diâmetro, mas sua área. Para calculá-lo, use a fórmula pi * r ^ 2.

Se a coluna de água tem uma altura de 10 metros e o furo tem um diâmetro de 0,01 m, o fluxo de água através do tubo a uma pressão de uma atmosfera é calculado da seguinte forma: v^2=2*9,78*10=195,6. Depois de tirar a raiz quadrada, v=13,98570698963767. Depois de arredondar para obter um valor de velocidade mais simples, o resultado é 14m/s. A seção transversal do furo, com um diâmetro de 0,01 m, é calculada da seguinte forma: 3,14159265*0,01^2=0,000314159265 m2. Como resultado, verifica-se que o fluxo máximo de água através do tubo corresponde a 0,000314159265 * 14 = 0,00439822971 m3 / s (um pouco menos de 4,5 litros de água / segundo). Como você pode ver, neste caso, o cálculo da água sobre a seção transversal do tubo é bastante simples. também em acesso livre existem tabelas especiais que mostram o consumo de água para os produtos hidráulicos mais populares, com um valor mínimo para o diâmetro da tubulação de água.

Como você já pode entender, não existe uma maneira simples universal de calcular o diâmetro da tubulação dependendo do fluxo de água. No entanto, você ainda pode deduzir certos indicadores por si mesmo. Isto é especialmente verdade nos casos em que o sistema está equipado com tubos de plástico ou metal-plástico e a água é consumida por torneiras com uma pequena seção transversal de saída. Em alguns casos, este método de cálculo é aplicável a sistemas de aço, mas estamos falando principalmente de novos canos de água que não tiveram tempo de ficar cobertos com depósitos internos nas paredes.

Caudal de água por diâmetro da tubagem: determinação do diâmetro da tubagem em função do caudal, cálculo por secção, fórmula para o caudal máximo à pressão num tubo redondo

Fluxo de água através de um tubo: é possível um cálculo simples?

É possível calcular o fluxo de água pelo diâmetro do tubo de alguma maneira simples? Ou o único jeito- especialistas em contato, tendo descrito anteriormente mapa detalhado todas as tubulações de água na área?

Afinal, os cálculos hidrodinâmicos são extremamente complexos...

Nossa tarefa é descobrir quanta água esse cano pode passar.

Para que serve?

1. Quando o auto-cálculo de sistemas de encanamento.

Se você planeja construir casarão com vários banheiros para hóspedes, um mini-hotel, pense em um sistema de extinção de incêndio - é desejável saber quanta água um cano de um determinado diâmetro pode fornecer a uma determinada pressão.

Afinal, é improvável que uma queda significativa de pressão nos picos de consumo de água agrade os moradores. E um fio fraco de água de uma mangueira de incêndio provavelmente será inútil.

1. Na ausência de medidores de água, as concessionárias geralmente cobram as organizações de "passe de tubulação".

Atenção: o segundo cenário não afeta apartamentos e casas particulares. Se não houver hidrômetros, as concessionárias cobram pela água de acordo com normas sanitárias. Para casas modernas e confortáveis, isso não passa de 360 ​​litros por pessoa por dia.

É preciso admitir: o hidrômetro simplifica muito as relações com as concessionárias

Fatores que afetam a permeabilidade do tubo

O que afeta o fluxo máximo de água em um tubo redondo?

A resposta óbvia

O bom senso dita que a resposta deve ser muito simples. Há um tubo de água. Há um buraco nele. Quanto maior, mais água passa por ele por unidade de tempo. Ah, desculpe, mais pressão.

Obviamente, uma coluna de água de 10 centímetros forçará menos água através de um buraco de um centímetro do que uma coluna de água com a altura de um prédio de dez andares.

Então, da seção interna do cano e da pressão no abastecimento de água, certo?

Há realmente algo mais necessário?

Resposta correta

Não. Esses fatores afetam o consumo, mas são apenas o começo de uma longa lista. Calcular o fluxo de água pelo diâmetro do cano e a pressão nele é o mesmo que calcular a trajetória de um foguete voando para a Lua, com base na posição aparente do nosso satélite.

Se você não levar em conta a rotação da Terra, o movimento da Lua em sua própria órbita, o arrasto atmosférico e a gravidade corpos celestiais- dificilmente nosso nave espacial acertar pelo menos aproximadamente ponto desejado espaço.

A quantidade de água que sairá de um tubo com diâmetro x a uma pressão na pista y é influenciada não apenas por esses dois fatores, mas também por:

• Comprimento do tubo. Quanto mais longo, mais forte o atrito da água contra as paredes diminui o fluxo de água nele. Sim, apenas a pressão nele afeta a água no final do tubo, mas os seguintes volumes de água devem tomar seu lugar. E o cano de água os retarda, e como.

É por causa da perda de pressão em um tubo longo que os oleodutos têm estações de bombeamento.

• O diâmetro do tubo afeta o fluxo de água é muito mais complicado do que o "senso comum" sugere. Para tubos de pequeno diâmetro, a resistência da parede ao fluxo é muito maior do que para tubos grossos.

A razão é que quanto menor o tubo, menos favorável é a relação entre volume interno e área de superfície do ponto de vista da vazão de água em um comprimento fixo.

Simplificando, é mais fácil a água passar por um cano grosso do que por um fino.

• Material da parede - mais um o fator mais importante, do qual depende a velocidade do movimento da água. Enquanto a água desliza sobre o polipropileno liso como o lombo de uma senhora desajeitada em uma calçada no gelo, o aço bruto cria muito mais resistência ao fluxo.
• A idade do tubo também afeta muito a permeabilidade do tubo.. Aço encanamento ferrugem, além disso, aço e ferro fundido são cobertos com depósitos de cal ao longo dos anos de operação.

Um tubo crescido tem muito mais resistência ao fluxo (resistência de um novo polido cano de aço e enferrujado diferem em 200 vezes!). Além disso, as seções dentro do tubo, devido ao crescimento excessivo, reduzem sua folga; mesmo em condições ideais muito menos água passará por um cano coberto de vegetação.

Você acha que faz sentido calcular a permeabilidade pelo diâmetro do tubo no flange?

Observe: a condição da superfície dos tubos de plástico e metal-polímero não se deteriora com o tempo. Após 20 anos, a tubulação terá a mesma resistência ao fluxo de água que tinha no momento da instalação.

• Finalmente, qualquer curva, transição de diâmetro, variada válvulas de fechamento e acessórios - tudo isso também diminui o fluxo de água.

Ah, se os fatores acima pudessem ser negligenciados! No entanto, não estamos falando de desvios dentro do erro, mas de uma diferença às vezes.

Tudo isso nos leva a uma triste conclusão: um cálculo simples do fluxo de água através de um cano é impossível.

Feixe de luz no reino escuro

No caso do fluxo de água através de uma torneira, no entanto, a tarefa pode ser bastante simplificada. Condição básica cálculo simples: o orifício por onde a água flui deve ser insignificante em relação ao diâmetro do tubo de abastecimento de água.

Então aplica-se a lei de Torricelli: v^2=2gh, onde v é a velocidade de escoamento do pequeno buraco, g é a aceleração de queda livre eh é a altura da coluna de água acima do buraco. Nesse caso, um volume de líquido s * v passará por um orifício com seção transversal s por unidade de tempo.

O mestre te deixou um presente

Não se esqueça: a seção transversal do furo não é o diâmetro, é a área igual a pi*r^2.

Para uma coluna de água de 10 metros (o que corresponde a uma sobrepressão de uma atmosfera) e um furo com diâmetro de 0,01 metro, o cálculo será o seguinte:

Nós extraímos Raiz quadrada e obtemos v=13,98570698963767. Para facilitar o cálculo, arredondaremos o valor da velocidade do fluxo para 14 m/s.

A seção transversal de um furo com diâmetro de 0,01 m é 3,14159265*0,01^2=0,000314159265 m2.

Assim, o fluxo de água pelo nosso furo será de 0,000314159265 * 14 = 0,00439822971 m3/s, ou seja, um pouco menos de quatro litros e meio por segundo.

Como você pode ver, nesta variante o cálculo não é muito complicado.

Além disso, no apêndice do artigo encontra-se uma tabela de consumo de água pelas instalações sanitárias mais comuns, indicando o diâmetro mínimo do revestimento.

Conclusão

Isso é tudo em poucas palavras. Como você pode ver, universal solução simples Não encontramos; no entanto, esperamos que o artigo seja útil para você. Boa sorte!

Como calcular a vazão do tubo

O cálculo da taxa de transferência é um dos mais Tarefas desafiantes ao colocar uma tubulação. Neste artigo, tentaremos descobrir exatamente como isso é feito para tipos diferentes tubulações e materiais de tubulação.

Tubos de alta capacidade

A vazão é um parâmetro importante para quaisquer tubulações, canais e outros herdeiros do aqueduto romano. No entanto, o rendimento nem sempre é indicado na embalagem do tubo (ou no próprio produto). Além disso, também depende do esquema do duto quanto líquido o tubo passa pela seção. Como calcular corretamente a taxa de transferência de pipelines?

Métodos para calcular a taxa de transferência de pipelines

Existem vários métodos para calcular este parâmetro, cada um dos quais é adequado para um caso particular. Algumas notações que são importantes para determinar a taxa de transferência de um tubo:

Diâmetro externo - o tamanho físico da seção do tubo de uma borda da parede externa à outra. Nos cálculos, é designado como Dn ou Dn. Este parâmetro é indicado na marcação.

Diâmetro nominal é o valor aproximado do diâmetro da seção interna do tubo, arredondado para um número inteiro. Nos cálculos, é designado como Du ou Du.

Métodos físicos para calcular a taxa de transferência de tubos

Os valores de rendimento do tubo são determinados por fórmulas especiais. Para cada tipo de produto - para gás, abastecimento de água, esgoto - os métodos de cálculo são diferentes.

Métodos de cálculo tabular

Existe uma tabela de valores aproximados criada para facilitar a determinação da vazão de tubos para fiação intra-apartamento. Na maioria dos casos, não é necessária alta precisão, portanto, os valores podem ser aplicados sem cálculos complexos. Mas esta tabela não leva em consideração a diminuição da vazão devido ao aparecimento de crescimentos sedimentares no interior da tubulação, o que é típico de rodovias antigas.

Existe uma tabela de cálculo de capacidade exata, chamada de tabela Shevelev, que leva em consideração o material do tubo e muitos outros fatores. Essas mesas raramente são usadas ao colocar canos de água ao redor do apartamento, mas em uma casa particular com vários tirantes não padronizados, elas podem ser úteis.

Cálculo usando programas

À disposição das modernas empresas de encanamento existem programas de computador para calcular a vazão de tubos, bem como muitos outros parâmetros semelhantes. Além disso, foram desenvolvidas calculadoras online que, embora menos precisas, são gratuitas e não requerem instalação em um PC. Um dos programas estacionários "TAScope" é uma criação de engenheiros ocidentais, que é shareware. NO grandes empresas use "Hydrosystem" - este é um programa doméstico que calcula tubos de acordo com critérios que afetam sua operação nas regiões da Federação Russa. Além do cálculo hidráulico, permite calcular outros parâmetros de tubulações. preço médio 150.000 rublos.

Como calcular a vazão de um tubo de gás

O gás é um dos mais materiais complexos para o transporte, em particular porque tende a encolher e, portanto, é capaz de fluir através dos menores vãos nos tubos. Para o cálculo do rendimento canos de gás(semelhante ao desenho sistema de gás em geral) têm requisitos especiais.

A fórmula para calcular a vazão de um tubo de gás

A capacidade máxima dos gasodutos é determinada pela fórmula:

Qmax = 0,67 DN2 * p

onde p é igual à pressão de trabalho no sistema de gasoduto + 0,10 MPa ou a pressão absoluta do gás;

Fazer - passe condicional tubos.

Existe uma fórmula complexa para calcular a vazão de um tubo de gás. Ao realizar cálculos preliminares, bem como ao calcular um gasoduto doméstico, geralmente não é usado.

Qmax = 196,386 Du2 * p/z*T

onde z é o fator de compressibilidade;

T é a temperatura do gás transportado, K;

De acordo com esta fórmula, é determinada a dependência direta da temperatura do meio transportado em relação à pressão. Quanto maior o valor T, mais o gás se expande e pressiona as paredes. Portanto, ao calcular grandes rodovias, os engenheiros levam em consideração possíveis condições climáticas na área por onde o duto passa. Se o valor nominal do tubo DN for menor que a pressão do gás formado durante temperaturas altas no verão (por exemplo, a +38 ... +45 graus Celsius), é provável que haja danos à linha. Isso acarreta o vazamento de matérias-primas valiosas e cria a possibilidade de uma explosão da seção do tubo.

Tabela de capacidades de tubos de gás em função da pressão

Existe uma tabela para calcular a vazão de um gasoduto para diâmetros comumente usados ​​e pressão nominal de trabalho dos tubos. Para determinar as características do gasoduto tamanhos personalizados e pressão exigirão cálculos de engenharia. Além disso, a pressão, a velocidade de movimento e o volume do gás são afetados pela temperatura do ar externo.

A velocidade máxima (W) do gás na tabela é 25 m/s ez (fator de compressibilidade) é 1. A temperatura (T) é 20 graus Celsius ou 293 Kelvin.

Capacidade da tubulação de esgoto

Largura de banda tubulação de esgoto- um parâmetro importante que depende do tipo de tubulação (pressão ou não pressão). A fórmula de cálculo é baseada nas leis da hidráulica. Além do cálculo trabalhoso, são usadas tabelas para determinar a capacidade do esgoto.

Fórmula de Cálculo Hidráulico

Para o cálculo hidráulico do esgoto, é necessário determinar as incógnitas:

1. diâmetro da tubulação Du;
2. velocidade de fluxo média v;
3. inclinação hidráulica l;
4. grau de enchimento h/Du (nos cálculos, são repelidos do raio hidráulico, que está associado a este valor).

Na prática, limitam-se a calcular o valor de l ou h/d, uma vez que os restantes parâmetros são fáceis de calcular. inclinação hidráulica em cálculos preliminares considerada igual à inclinação da superfície da Terra, na qual o movimento Águas Residuais não será inferior à velocidade de auto-limpeza. Os valores de velocidade bem como os valores máximos de h/Dn para redes residenciais podem ser encontrados na Tabela 3.

Além disso, há um valor normalizado inclinação mínima para tubos de pequeno diâmetro: 150 mm

(i=0,008) e 200 (i=0,007) mm.

A fórmula para a vazão volumétrica de um líquido é assim:

onde a é a área livre do escoamento,

v é a velocidade do fluxo, m/s.

A velocidade é calculada pela fórmula:

onde R é o raio hidráulico;

C é o coeficiente de molhabilidade;

A partir disso, podemos derivar a fórmula para a inclinação hidráulica:

De acordo com ele, esse parâmetro é determinado se o cálculo for necessário.

onde n é o fator de rugosidade, variando de 0,012 a 0,015 dependendo do material do tubo.

O raio hidráulico é considerado igual ao raio usual, mas somente quando o tubo está completamente cheio. Em outros casos, use a fórmula:

onde A é a área do fluxo de fluido transversal,

P - perímetro molhado, ou comprimento transversal superfície interior tubo que toca o líquido.

Tabelas de largura de banda sem tubos de pressão esgotos

A tabela leva em consideração todos os parâmetros usados ​​para realizar o cálculo hidráulico. Os dados são selecionados de acordo com o valor do diâmetro do tubo e substituídos na fórmula. Aqui, a vazão volumétrica q do líquido que passa pela seção do tubo já foi calculada, que pode ser tomada como a vazão da tubulação.

Além disso, existem tabelas Lukin mais detalhadas contendo valores de taxa de transferência de tubos prontos diâmetro diferente de 50 a 2.000 milímetros.

Tabelas de capacidade para sistemas de esgoto pressurizado

Nas tabelas de capacidade para tubos de pressão de esgoto, os valores dependem do grau máximo de enchimento e da vazão média estimada das águas residuais.

Capacidade do tubo de água

Os canos de água da casa são usados ​​com mais frequência. E como eles estão sob uma carga pesada, o cálculo da vazão da rede de água torna-se condição importante operação confiável.

Passabilidade do tubo em função do diâmetro

O diâmetro não é o parâmetro mais importante no cálculo da permeabilidade do tubo, mas também afeta seu valor. Quanto maior o diâmetro interno do tubo, maior a permeabilidade, bem como menor a chance de bloqueios e plugues. No entanto, além do diâmetro, é necessário levar em consideração o coeficiente de atrito da água nas paredes da tubulação (valor da tabela para cada material), o comprimento da linha e a diferença de pressão do fluido na entrada e na saída. Além disso, o número de curvas e conexões na tubulação afetará muito a permeabilidade.

Tabela de capacidade do tubo por temperatura do refrigerante

Quanto maior a temperatura no tubo, menor sua capacidade, pois a água se expande e, assim, cria atrito adicional. Para o encanamento, isso não é importante, mas em Sistemas de aquecimentoé o parâmetro chave.

Há uma tabela para cálculos de calor e refrigerante.

Tabela de capacidade da tubulação dependendo da pressão do refrigerante

Existe uma tabela que descreve o rendimento dos tubos em função da pressão.

Tabela de capacidade do tubo dependendo do diâmetro (de acordo com Shevelev)

As tabelas de F.A. e A.F. Shevelev são um dos métodos tabulares mais precisos para calcular a vazão de um sistema de abastecimento de água. Além disso, eles contêm todas as fórmulas de cálculo necessárias para cada material específico. Este é um material informativo volumoso usado por engenheiros hidráulicos com mais frequência.

As tabelas levam em consideração:

1. diâmetros de tubos - internos e externos;
2. espessura da parede;
3. vida útil da tubulação;
4. comprimento da linha;
5. atribuição de tubos.

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